Auswirkungen langjährig unterschiedlicher Bodennutzung auf physikalische

Es sollte geprüft werden, ob die langjährige differenzierte Bodennutzung Unterschiede im Bodengefüge bewirkt hat. Es besteht die Möglichkeit, daß die an Häufigkeit und Tiefe reduzierte Bodenbearbeitung sowie die lockernde Wirkung der Luzernepfahlwurzel in der lF die Lagerungsdichte des Bodens und den Eindringwiderstand im Bereich der Krumen-basis gegenüber der kF verringert hat. Dies wiederum könnte sich möglicherweise positiv auf den Pflanzenertrag und die Bodenfruchtbarkeit in der lF auswirken.

4.1.2 Lagerungsdichte

Die Lagerungsdichten des Bodens unter den einzelnen Früchten der langen und kurzen Fruchtfolge sind in Abb. 5 dargestellt. In der lF wies die oberste Bodenschicht (5-10 cm) unter den Feldfrüchten Zuckerrübe und Winterweizen eine deutlich geringere Lagerungs-dichte als die darunterliegenden Bodenschichten auf. Dies weist auf eine lockernde Wirkung der Bodenbearbeitung zu Zuckerrübe (Pflug; 15 cm tief) und zu Winterweizen (Grubber; 8 cm tief; s. Tab. 1) im Oberboden hin. Unterhalb der Bearbeitungstiefe lagerte der Boden in der lF unter den Früchten Zuckerrübe und Winterweizen gleichmäßig dicht.

Im Gegensatz zu kF mit jährlich tiefwendender Bodenbearbeitung zeigten sich in der lF unter Zuckerrübe und Winterweizen bereits in einer Tiefe von 22-27 cm Lagerungsdichten von etwa 1,45 g cm³. Dagegen wurden in der kF im Tiefenbereich 22-27 cm jeweils die geringsten Lagerungsdichten bestimmt. Möglicherweise wurde durch die tiefwendende Bodenbearbeitung ein Großteil der Erntereste in den unteren Krumenbereich verlagert. Der relativ hohe Anteil frischer organischer Substanz könnte eine verminderte Dichtlagerung des Bodens in 22-27 cm Tiefe verursacht haben. Unter allen Früchten der kF zeigte sich ein sprunghafter Anstieg der Lagerungsdichte im Tiefenbereich von 32-37 cm (Abb. 5).

Der starke Anstieg in der Lagerungsdichte weist auf eine durch Pflugarbeit entstandene Krumenbasisverdichtung hin. Dagegen zeigte sich in der lF unter Zuckerrübe und Winter-weizen keine sprunghafte Zunahme der Lagerungsdichte unterhalb der Krume. Ob im Bodennutzungssystem lF die Krumenbasisverdichtung unter den Kulturen Zuckerrübe und Winterweizen aufgrund einer hohen Grabeaktivität der Regenwürmer aufgelöst wurde oder durch den Anbau von Luzerne, die eine verdickte Pfahlwurzel entwickelt, kann nur vermutet werden.

Zu Wintergerste (lF) wird nach den beiden Vorfrüchten Zuckerrübe und Winterweizen erstmalig wieder eine tiefwendende Bodenbearbeitung durchgeführt (s. Tab. 1). Ver-mutlich zeigten deshalb die beiden Bodennutzungssysteme unter Wintergerste ähnliche Verläufe in der Dichtlagerung des Bodens. Dabei lagerte der Boden in der obersten Boden-schicht dichter, in der darunterliegenden lockerer als unter Zuckerrübe und Winterweizen in der lF. In 32-37 cm Tiefe stieg die Lagerungsdichte sprunghaft auf etwa 1,5 g cm^-3.

LD [g cm ]

Abb. 5: Lagerungsdichte (LD) unter Zuckerrübe, Winterweizen, Wintergerste, Luzerne, Silomais und Ackerbohne in der langen (lF) und kurzen (kF) Fruchtfolge in unterschied-lichen Bodentiefen im Frühjahr 1996; angegebene Daten sind Mittelwerte (je Tiefe 6 Stechzylinder) aus allen Parzellen der ersten Wiederholung (Parzellen 010 bis 090)

Im Unterboden glichen sich die Lagerungsdichten beider Bodennutzungssysteme an. Die Böden unter Luzerne und Silomais lagerten im unteren Krumenbereich lockerer als in der obersten Bodenschicht (Abb. 5). In 32-37 cm Tiefe stieg die Lagerungsdichte unter Silomais deutlich auf 1,55 g cm^-3. Unter Luzerne lagerte der Boden im unteren Bereich gleichmäßig dicht. Unter Ackerbohne wies die oberste Bodenschicht (5-10 cm) eine deutlich geringere Lagerungsdichte als der untere Krumenbereich (22-27 cm) auf. Die verhältnismäßig dichte Lagerung des Bodens in 22-27 cm Tiefe könnte auf die zweimalig aufeinanderfolgende reduzierte Bodenbearbeitung (Fräse; 8 cm tief) in der lF zu Silomais und Ackerbohne zurückzuführen sein.

4.1.3 Eindringwiderstand

Mit dem Bodeneindringwiderstand (EW) werden zeitgleich die Einflüsse vieler boden-physikalischer Faktoren wie Körnung, Lagerungsdichte und Wasserspannung ermittelt (BORCHERT & GRAF 1988). Mit dem EW läßt sich somit die räumliche Verteilung

pysikalisch unterschiedlicher Bodenbereiche feststellen (SCHREY 1991). Hohe Eindring-widerstände hemmen das Wurzelwachtum der Pflanzen und können besonders in trockenen Jahren zu Ertragseinbußen führen. Somit kann der Eindringwiderstand als bodenphysikalische Kenngröße für eine nachhaltige Bodenfruchtbarkeit berücksichtigt werden. Da der Eindringwiderstand stark abhängig ist von der Bodenfeuchte (HORN 1984, DUMBECK 1986), wurden zeitgleich die Bodenwassergehalte bestimmt. Alle Messungen erfolgten im Frühjahr bei Feldkapazität des Bodens.

Die Eindringwiderstände des Jahres 1996 und 1997 sind in Abb. 6 und 7 unter den jeweiligen Kulturen der Bodennutzungssysteme lF und kF dargestellt. Um eine ver-dichtende Wirkung im Bereich der Krumenbasis durch den jährlichen Pflugeinsatz in der kF zu verdeutlichen, wurde die Grenzdifferenz in 35 cm Tiefe eingezeichnet. In beiden Untersuchungsjahren zeigten sich im jährlich gepflügten Boden der kF relativ geringe Eindringwiderstände bis 20 cm Bodentiefe. Im Tiefenbereich 25-35 cm kam es dagegen zu einer sprunghaften Zunahme der EW-Werte (Abb. 6 und 7). Dies deutet auf eine lockernde Wirkung des Pfluges im Oberboden und auf eine verdichtende im Bereich der Krumen-basis hin. In den periodisch reduziert bearbeiteten Böden der lF konnte ebenfalls im oberen Krumenbereich die lockernde Wirkung der Bodenbearbeitung nachgewiesen werden (Abb.

6 und 7). Im Bereich der Krumenbasis (25 - 35 cm) zeigten 1996 die Böden unter Zuckerrübe, Winterweizen und Wintergerste der lF gegenüber der kF geringere EW-Werte (Abb. 6).

Unter Luzerne wird die lockernde Wirkung des Pfluges bis 20 cm Tiefe und die verdichtende im Tiefenbereich von 30 cm in beiden Versuchsjahren offensichtlich (Abb. 6 und 7). Der Boden unter Silomais wies 1996 trotz Verzicht auf tiefwendende Boden-bearbeitung einen ähnlichen EW wie bei Luzerne auf (Abb. 6). Demgegenüber bildete sich nach zweimalig aufeinanderfolgender pflugloser Bearbeitung unter Ackerbohnen in der lF ein zweigipfeliger Kurvenverlauf heraus. Infolge des Abstützens der flach arbeitenden Fräse traten dabei EW-Maxima in 10 cm Bodentiefe und zusätzlich in der Krumenbasis auf (Abb. 6).

Eindringwiderstand [MPa]

Abb. 6: Mittelwerte der Eindringwiderstände aller Parzellen der lF und kF in Abhängig-keit von der Bodentiefe im Frühjahr 1996; waagerechte Striche kennzeichnen die Grenz-differenz in 35 cm Tiefe

Im Jahr 1997 führte die unterschiedliche Bewirtschaftung zu ähnlichen Kurvenverläufen wie im Vorjahr (Abb. 7). Eine Ausnahme bildete Wintergerste. Hier zeigen die EW-Werte 1997 für beide Bodennutzungssysteme einen starken Anstieg in 20 bis 25 cm Bodentiefe, wobei die lF im Gegensatz zum Jahr 1996 in der Tiefe 25 bis 45 cm höhere Eindring-widerstände aufwies als die kF. Der sprunghafte Anstieg im Bereich der Krumenbasis in der lF könnte durch den periodischen Einsatz des Pfluges zu Wintergerste (lF) herbei-geführt worden sein.

Auffallend bei den EW-Werten 1997 der drei übrigen Feldfrüchte der lF waren die im Verlauf der Fruchtfolge (Luzerne, Silomais und Ackerbohne) sinkenden Eindring-widerstände im Bereich der Krumenbasis (25 bis 35 cm Tiefe). Der zweigipfelige Kurven-verlauf unter Ackerbohne 1996 konnte 1997 nicht bestätigt werden.

Unter Silomais und Ackerbohne war 1997 der für eine Krumenbasisverdichtung typische Anstieg der EW-Werte im Tiefenbereich von 25 - 35 cm nicht erkennbar, was als Hinweis für eine biologische Auflösung der Krumenbasisverdichtung dienen kann (Abb. 7).

Eindringwiderstand [MPa]

0 1 2 3

Bodentiefe [cm]

0 10 20 30 40 50 60 70 80

lF kF

Zuckerrübe

Eindringwiderstand [MPa]

0 1 2 3

Winterweizen

0 1 2 3

Bodentiefe [cm]

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Wintergerste

0 1 2 3

Luzerne Silomais Ackerbohne

Abb. 7: Mittelwerte der Eindringwiderstände aller Parzellen der lF und kF in Abhängig-keit von der Bodentiefe im Frühjahr 1997; waagerechte Striche kennzeichnen die Grenz-differenz in 35 cm Tiefe

4.2 Auswirkungen langjährig unterschiedlicher Bodennutzung auf chemische